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木材无损检测中应力波传播时延估计方法研究

作　者: 张高品
导　师: 李光辉
学　校: 浙江农林大学
专　业: 农业信息化
关键词: 应力波无损检测小波变换高阶累计量时延估计
分类号: TS67
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

目前,应力波无损检测技术在木材加工行业已经得到广泛应用。在应力波木材无损检测中,主要通过分析传感器间应力波传播时间来判断木质的好坏和缺陷程度。因而提高检测精度的关键在于提高时间延迟的估计(TDE)的精度。本文提出一种基于高阶累计量和小波变换相结合的滤波算法,在此基础上,利用广义互相关时延估计算法对木材无损检测中的应力波传播时间进行估计。该方法首先利用小波变换和高阶累积量结合的滤波方法,将采集到的应力波信号进行滤波去噪,以达到更好的测量效果。然后将去噪后的应力波信号输入到广义互相关时延模型,求出时延估计值即应力波传播时间值。最后,根据求出的应力波传播时间值来判断木材的材质好坏及其缺陷程度。为了验证本文算法对时延估计值的精确程度,利用课题组自主研发的木材应力波检测仪和示波器搭建的实验平台,并利用Matlab语言实现了提出的时延估计算法。本文设计完成了多组实验,并与传统计时器检测方法进行比较。实验结果表明广义互相关算法能够很好的应用于木材无损检测时间测量上；基于小波变换和高阶累计量的滤波算法能够有效的去除噪声；将滤波算法和时延估计算法结合能够在低信噪比下精确地测量出应力波传播时间,由此提高木材无损检测的精度,且性能稳定,抗干扰能力强。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-16
  1.1 引言  9
  1.2 应力波木材无损检测的研究现状  9-11
  1.3 时间延迟估计的经典算法  11-13
    1.3.1 相关类时延估计方法  11-12
    1.3.2 广义相关法  12
    1.3.3 相位谱时延估计法  12
    1.3.4 自适应时间延迟估计方法  12-13
  1.4 近年来时延估计算法的发展和改进  13-14
  1.5 本文的主要工作和论文组织  14-16
2 应力波木材无损检测技术基础  16-19
  2.1 应力波检测技术原理  16
  2.2 传统应力波木材无损检测计时原理及不足  16-17
  2.3 应力波木材无损检测系统  17-18
  2.4 本章小结  18-19
3 基于小波变换的应力波去噪方法  19-28
  3.1 小波变换的基础  19-20
  3.2 连续小波变换的定义及性质  20-21
  3.3 小波变换降噪原理  21
  3.4 小波降噪方法  21-24
    3.4.1 小波阀值降噪法  21-23
    3.4.2 小波高频系数置零法  23
    3.4.3 模极大值降噪法  23-24
  3.5 小波降噪方法的比较及选择  24
  3.6 应力波小波阀值降噪法实验分析  24-27
  3.7 本章小结  27-28
4 高阶累计量和小波变换结合的应力波信号滤波方法  28-36
  4.1 高阶累积量的基本理论  28-30
    4.1.1 高阶累计量的定义  28-29
    4.1.2 高阶累计量的性质  29-30
  4.2 高阶谱的定义  30-31
  4.3 双谱的性质及双谱估计方法步骤  31-32
  4.4 基于高阶累计量的小波变换滤波算法及实验结果分析  32-35
    4.4.1 基于高阶累计量和小波变换滤波方法  32-33
    4.4.2 实验结果分析  33-35
  4.5 本章小结  35-36
5 基于广义互相关时延估计的木材无损检测技术  36-51
  5.1 基本互相关法  36-37
  5.2 广义互相关法  37
  5.3 数据采集平台搭建  37-42
    5.3.1 加速度传感器  38-39
    5.3.2 OpenChoice软件与示波器通讯  39-42
  5.4 算法实现  42-43
  5.5 实验分析  43-50
    5.5.1 滤波算法对时延估计的影响  43-45
    5.5.2 木材无损检测中时延估计算法与传统计时器法的精确度对比  45-47
    5.5.3 时延估计算法在实际测量环境中抗干扰能力的仿真测试  47-50
  5.6 本章总结  50-51
6 结论与建议  51-52
  6.1 结论  51
  6.2 下一步研究方向  51-52
致谢  52-53
参考文献  53-55

木材无损检测中应力波传播时延估计方法研究

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